శక్తి వ్యవస్థలో పరిమాణ ఆవర్తన నియంత్రణ (LFC) & టర్బైన్ గవర్నర్ నియంత్రణ (TGC)

థర్మల్ జనరేటింగ్ యూనిట్ల తులాదానికి సాధారణ పరిచయం

విద్యుత్ ఉత్పత్తి పునరుత్పత్తి మరియు పునరుత్పత్తి కాని శక్తి వనరులను ఆధారంగా చేస్తుంది. థర్మల్ జనరేటింగ్ యూనిట్లు శక్తి ఉత్పత్తికి ఒక సాధారణ దశలను సూచిస్తాయి. ఈ యూనిట్లో, కోల్, న్యూక్లియర్ శక్తి, నైట్రజ్ గ్యాస్, బయోఫ్యూల్, మరియు బయోగాస్ వంటి ఈ ఈనాలు బాయిలర్లో కార్బన్ చేయబడతాయి.

జనరేటింగ్ యూనిట్ యొక్క బాయిలర్ అతి సంక్లిష్టమైన వ్యవస్థ. ఇది సరళంగా చూస్తే, దీనిని నల్లం ద్వారా వినియోగం చేస్తున్న పైప్లతో కూడిన ఒక చందరంగా విజులైజ్ చేయవచ్చు. ఈ బాయిలర్లో ఈనాల కార్బన్ చేయడం ద్వారా లభించే థర్మల్ శక్తి ఈ నీరు పైప్ల ద్వారా మార్పు చేస్తుంది. ఈ ప్రక్రియలో, నీరు ఉపరితలం నుండి హైప్రెషర్ (ప్రాంట్ డిజైన్ ప్రకారం 150 ksc నుండి 380 ksc మధ్య) మరియు హై టెంపరేచర్ (ప్రాంట్ డిజైన్ ప్రకారం 530°C నుండి 732°C మధ్య) గల విస్తృత వాటర్ స్టీమ్‌గా మారుతుంది.

ఈ స్టీమ్ తర్బైన్లో ప్రవహిస్తుంది, ఇది విస్తరించి టెంపరేచర్ తగ్గుతుంది. ఈ విస్తరణ ప్రక్రియలో, స్టీమ్ తన థర్మల్ శక్తిని తర్బైన్ షాఫ్ట్ యొక్క రోటేషనల్ శక్తికి మార్చుతుంది. స్టీమ్ తర్బైన్లో ప్రవహన నియంత్రణ వాల్వ్ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది, ఇది తర్బైన్ యొక్క నియంత్రణ వ్యవస్థ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. ఫలితంగా, తర్బైన్ యొక్క ఏక్టివ్ పవర్ ఆవృతం గవర్నర్ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. తర్బైన్ సింక్రనోస్ జనరేటర్తో కాల్పులం చేయబడుతుంది.

సింక్రనోస్ జనరేటర్ తర్బైన్ యొక్క మెకానికల్ శక్తిని విద్యుత్ శక్తికి మార్చుతుంది. సింక్రనోస్ జనరేటర్లు సాధారణంగా 11 kV నుండి 26 kV మధ్య నమోదయ్యే ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రకారం విద్యుత్ ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఈ వోల్టేజ్ తర్వాత జనరేటింగ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ ద్వారా 220 kV/400 kV/765 kV వరకు పెంచబడుతుంది మరియు పవర్ గ్రిడ్లో ప్రసారణం చేయబడుతుంది. పవర్ సిస్టమ్ అధ్యయనాల్లో, ఈ మొత్తం సమగ్ర వ్యవస్థను జనరేటింగ్ యూనిట్ అని పిలుస్తారు.

టర్బైన్ గవర్నర్ నియంత్రణ (TGC)

మునుపటిగా పేర్కొన్నట్లు, గవర్నర్ నియంత్రణ వాల్వ్ యొక్క స్థానం నియంత్రించడం ద్వారా తర్బైన్లోకి ఏక్టివ్ పవర్ ప్రవహనం నియంత్రించబడుతుంది. ఒక హైడ్రాలిక్ గవర్నర్ నియంత్రణ వాల్వ్ యొక్క స్థానం నియంత్రించడం ద్వారా తర్బైన్ యొక్క నిజమైన రోటేషనల్ స్పీడ్ నుండి ఫీడ్బ్యాక్ పొందే ఒక ఇంటిగ్రల్ నియంత్రక్ గా మోడల్ చేయవచ్చు. చిత్రం 1 గవర్నర్ యొక్క నిర్ధారించబడిన స్పీడ్-నియంత్రణ మోడ్ యొక్క పన్ను చూపుతుంది.

తర్బైన్ యొక్క నిజమైన స్పీడ్ నమోదయ్యే ఫ్రీక్వెన్సీ (నమోదయ్యే గ్రిడ్ ఫ్రీక్వెన్సీకు సంబంధించిన) కంటే ఎంత ఎక్కువ ఉన్నాయో పోల్చబడుతుంది. ఫలితంగా ప్రాప్తమయ్యే స్పీడ్ ఎర్రార్ సిగ్నల్ (∆ωᵣ) తర్వాత గవర్నర్కు ప్రదానం చేయబడుతుంది. ఈ ఎర్రార్ సిగ్నల్ ఆధారంగా, గవర్నర్ నియంత్రణ వాల్వ్ యొక్క స్థానం నియంత్రించబడుతుంది: పాజిటివ్ ఎర్రార్ సిగ్నల్ లోనికి గవర్నర్ వాల్వ్ కొద్దిగా మూసుకుంటుంది (అంటే నిజమైన ఫ్రీక్వెన్సీ నమోదయ్యే ఫ్రీక్వెన్సీని దాటినట్లు), తర్వాత నెగెటివ్ ఎర్రార్ సిగ్నల్ లోనికి గవర్నర్ వాల్వ్ తెరవబడుతుంది.

“R” గవర్నర్ యొక్క డ్రోప్ సెటింగ్ను సూచిస్తుంది, సాధారణంగా 3% నుండి 8% మధ్య ఉంటుంది. గణితశాస్త్రంలో, ఇది ఈ విధంగా నిర్వచించబడుతుంది:
R = (ప్రతి యూనిట్ ఫ్రీక్వెన్సీలో మార్పు) / (ప్రతి యూనిట్ పవర్లో మార్పు)

డ్రోప్ సెటింగ్లు అనేక జనరేటింగ్ యూనిట్ల స్థిరమైన సమాంతర పనికి ముఖ్యమైనవి, కారణం వాటి ద్వారా లోడ్ ఎలా శేర్ చేయబడుతుందో నిర్ధారించబడుతుంది. చిన్న డ్రోప్ విలువ గల యూనిట్లు లోడ్ యొక్క పెద్ద శేషాన్ని స్వయంగా తీసుకుంటాయి.

నియంత్రణ ప్రాంతం

విద్యుత్ సిస్టమ్లో, జనరేటింగ్ యూనిట్లు మరియు లోడ్లు ప్రమాణంగా విస్తృత భౌగోలిక ప్రాంతాల్లో విస్తరించబడతాయి. స్థిరతను నిల్వ చేయడానికి, మొత్తం గ్రిడ్ చిన్న నియంత్రణ ప్రాంతాల్లో (ప్రాంతాల్లో ప్రాంతం ఆధారంగా) విభజించబడుతుంది. ఈ విభజన ఈ విధంగా సహాయపడుతుంది:

• కార్యకరమైన లోడ్ ప్రవాహ లెక్కపెట్టులు

• ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు పవర్ సమతా నిర్ధారణ

ఒక నియంత్రణ ప్రాంతంలో, అనేక జనరేటింగ్ యూనిట్లు మరియు లోడ్లు ఉంటాయి. పవర్ సిస్టమ్ నియంత్రణ ప్రాంతాల్లో విభజించడం కొన్ని ముఖ్య లక్ష్యాలను సాధిస్తుంది:

1. లోడ్-ఫ్రీక్వెన్సీ నియంత్రణ

ఈ ప్రాంతం లోడ్-ఫ్రీక్వెన్సీ నియంత్రణ విధానాలను ఉపయోగించడం ద్వారా గ్రిడ్ ఫ్రీక్వెన్సీని నిల్వ చేయడానికి సహాయపడుతుంది—ఈ పరికల్పనను పాటువైన వివరాలతో మరింత చర్చించబడుతుంది.

2. నిర్ధారించబడిన ఇంటర్చేఞ్జ్‌ల నిర్ధారణ

ఒక నియంత్రణ ప్రాంతంలో జనరేటింగ్ యూనిట్ల ఉత్పత్తి లోడ్ పన్ను దాటలేకపోతే, ప్రాంతాల మధ్య టై లైన్ల ద్వారా పవర్ ప్రవహిస్తుంది (మరియు విపరీతంగా).

3. కార్యకరమైన లోడ్ శేరింగ్

లోడ్ పన్ను రోజు విభిన్నంగా ఉంటుంది (ఉదాహరణకు, రాత్రి తక్కువ, ఉదయం మరియు సంధ్యం అంతమైనది). నియంత్రణ ప్రాంతాలు ఈ ప్రక్రియను సులభంగా చేస్తాయి:

• ప్రాంతంలోని యూనిట్ల ప్రక్షేపిత పన్ను మరియు యూనిట్ యొక్క క్షమత ఆధారంగా లోడ్ శేరింగ్

• ఇతర నియంత్రణ ప్రాంతాలతో నిర్ధారించబడిన పవర్ ఇంటర్చేఞ్జ్‌ల లెక్కపెట్టులు

పవర్ సమతా

విద్యుత్ శక్తి నిజానికి వినియోగం చేయబడుతుంది (ఇది పెద్ద స్కేల్ పై స్థాపించలేదు). అందువల్ల, పవర్ సమతా ఒక ముఖ్య అవసరం:
ఉత్పత్తి చేయబడిన పవర్ (P₉) = లోడ్ పన్ను (Pd) + ట్రాన్స్మిషన్ నష్టాలు (Pₗ)

ట్రాన్స్మిషన్ నష్టాలు సాధారణంగా జనరేట్ చేయబడిన పవర్ యొక్క ~2% ఉంటాయి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ నియంత్రణపై దృష్టి కేంద్రీకరించినప్పుడు అనేకసార్లు చేర్చబడవు. సరళతను కోర్టు చేయడానికి, మేము ఈ విధంగా అంచనా వేసుకుంటాము:
ఉత్పత్తి చేయబడిన పవర్ (P₉) ≈ లోడ్ పన్ను (Pd)

ఫ్రీక్వెన్సీ వైవిధ్యం

G్రిడ్ ఫ్రీక్వెన్సీ లోడ్ పన్ను మరియు జనరేటింగ్ యొక్క మైలాదాల వల్ల వైవిధ్యం చూపుతుంది. చిన్న వ్యత్యాసాలు సిస్టమ్ ఇనర్షియా ద్వారా స్థిరీకరించబడతాయి, కానీ పెద్ద మైలాదాలు (ఉదాహరణకు, యూనిట్